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15.近几年我国某些城市酸雨污染较为严重,主要原因是燃烧含硫量高的煤及机动车排放的尾气.
【提出问题】煤中是否含有碳元素和硫元素.
【查阅资料】①二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色(由紫红色变为无色),该反应的化学方程式为:
5SO2+2KMnO4+2H2OK2SO4+2MnSO4+2X,其中X的化学式是:H2SO4
②二氧化硫和二氧化碳一样,也能使澄清石灰水变浑浊,反应的化学方程式为SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O.
根据上述资料,甲、乙同学进行了如图1实验探究.
【实验探究】甲同学进行了如下图所示A、B两步实验:

实验现象为 A中稀高锰酸钾溶液褪色,B中澄清石灰水变浑浊.由此甲同学认为:煤燃烧生成二氧化硫和二氧化碳,证明煤中含有碳元素和硫元素.乙同学认为甲同学的方案不合理,于是进行了如图2所示实验(夹持装置略去):
【结论与反思】(1)乙同学认为甲同学的实验方案不合理,其理由是:二氧化硫也可使澄清石灰水变浑浊,无法证明煤中含有碳元素.
(2)上图C装置的作用是除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰.
(3)要证明煤中含有碳元素和硫元素,则乙同学的实验现象应为B中的溶液褪色,C中的溶液不褪色,D中澄清的石灰水变浑浊.

分析 根据质量守恒定律可以判断物质的化学式;根据题目信息可知:二氧化硫和二氧化碳一样,也能使澄清石灰水变浑浊,因此甲同学的实验方案不合理;C装置的作用是把二氧化硫全部吸收,避免产生干扰;只要B中的溶液褪色,C中的溶液不褪色,D中澄清的石灰水变浑浊,就证明煤中含有碳元素和硫元素.

解答 解:【查阅资料】①根据质量守恒定律可知,反应前含有5个硫原子,2个钾原子,2个锰原子,4个氢原子,20个氧原子,反应后已有2个钾原子,2个锰原子,3个硫原子,12个氧原子,故2X中含有4个氢原子,2个硫原子和8个氧原子,故X中含有2个氢原子、1个硫原子和4个氧原子,故X为H2SO4
②由二氧化硫和二氧化碳一样,也能使澄清石灰水变浑浊,说明二氧化硫与澄清石灰水反应有沉淀生成,再写方程式即可;
【结论与反思】(1)二氧化硫和二氧化碳一样,也能使澄清石灰水变浑浊,因此甲同学的实验方案不合理,故答案为:二氧化硫也会使澄清石灰水变浑浊,无法证明煤中含有碳元素
(2)C装置的作用是把二氧化硫全部吸收,避免产生干扰,故答案为:除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰
(3)乙的实验方案中,只要B中的溶液褪色,C中的溶液不褪色,D中澄清的石灰水变浑浊,就证明煤中含有碳元素和硫元素.故答案为:B中的溶液褪色,C中的溶液不褪色,D中澄清的石灰水变浑浊.
故答案为:【查阅资料】①H2SO4;②SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O;
【结论与反思】(1)二氧化硫也可使澄清石灰水变浑浊,无法证明煤中含有碳元素
(2)除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰(合理给分)
(3)B中的溶液褪色,C中的溶液不褪色,D中澄清的石灰水变浑浊.

点评 本考点探究了煤炭的组成元素,属于实验探究题,既有实验过程的探究,又有结论的探究.首先提出问题、查阅资料,然后设计实验方案、进行实验,最后得出正确的结论.还考查了学生的实验评价能力,找出实验的不足之处,并加以改进.本考点主要出现在实验题中.

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